Как один ключ может и шифровать, и расшифровывать сообщения. От древних шифров до современных алгоритмов
Представьте, что у вас есть сейф, который запирается и отпирается одним и тем же ключом. Это и есть суть симметричной криптографии: один ключ для всех операций.
Когда Алиса хочет отправить секретное сообщение Бобу, она берёт свой ключ, вставляет его в замок, поворачивает — и сообщение превращается в нечитаемую кашу. Боб берёт точно такой же ключ, вставляет его в свой замок, поворачивает — и сообщение снова становится понятным.
Один и тот же ключ используется для шифрования и расшифрования — в этом симметрия.
Симметричная криптография старше, чем вы думаете. Ей пользовался ещё Юлий Цезарь для переписки со своими генералами. Давайте посмотрим на эволюцию шифров:
Каждая буква сдвигается на фиксированное число позиций в алфавите.
Ключ: число от 1 до 33
Использует ключевое слово для сдвига букв разными величинами.
Ключ: любое слово или фраза
Каждая буква XORится с буквой ключа. При равной длине ключа и сообщения — абсолютно стойкий.
Ключ: случайная последовательность битов
Все эти шифры объединяет одна идея: симметричность. Для шифрования и расшифрования нужен один и тот же ключ. Но если древние шифры можно было взломать вручную, то современные алгоритмы требуют миллиарды лет для взлома даже на самых мощных компьютерах.
Сегодня симметричная криптография — это сложные математические преобразования, которые превращают данные в неразличимый шум. Вот самые известные алгоритмы:
Принят в 2001 году как стандарт правительства США. Использует ключи длиной 128, 192 или 256 бит. Основа безопасности западного цифрового мира — от банковских транзакций до VPN.
Для российской аудитории важно: AES — отличный алгоритм, но его использование в системах, подпадающих под регулирование РФ, часто невозможно. Требования 152-ФЗ и приказы ФСБ России как регулятора по криптографии диктуют необходимость отечественных решений.
Блочные шифры (AES, DES, Кузнечик) работают с фиксированными блоками данных (обычно 128 бит). Поточные шифры (RC4, ChaCha20) шифруют данные по одному биту или байту, идеальны для потоковой передачи.
Один алгоритм может работать в разных режимах: ECB (простой), CBC (с цепочкой блоков), CTR (счетчик), GCM (с аутентификацией). Каждый режим решает свои задачи: от шифрования файлов до защищённой связи.
Несмотря на всю сложность, принцип остаётся прежним: один ключ для шифрования, тот же ключ для расшифрования. Простота концепции — сила симметричной криптографии.
Пока западный мир стандартизировал AES, в России шла своя криптографическая история. Наши алгоритмы — не просто аналоги, а самостоятельные разработки со своей философией и преимуществами.
Разработан ещё в СССР, принят в 1989 году. 64-битный блочный шифр с 256-битным ключом. Работает на основе сети Фейстеля — той же архитектуры, что и легендарный DES.
Особенность: Использует нестандартные S-блоки (таблицы замен), которые можно менять, что добавляет гибкости. Долгое время использовался в государственных системах и банковской сфере.
Принят в 2015 году как преемник Магмы. 128-битный блочный шифр с 256-битным ключом. Работает на архитектуре SP-сети (подстановка-перестановка), как и AES.
Ключевое преимущество:
Криптографический суверенитет — это не просто слова. Использование отечественных алгоритмов:
От совместимости с DES-архитектурой к современной SP-сети. Эволюция в ответ на технологические вызовы.
В симуляции симметричной криптографии вы сможете:
Оба алгоритма — 128-битные блочные шифры, но с разной философией и регуляторной базой:
| Параметр | AES (Rijndael) | Кузнечик (ГОСТ Р 34.12-2015) |
|---|---|---|
| Страна разработки | Бельгия/США | Россия |
| Год принятия | 2001 | 2015 |
| Архитектура | SP-сеть | SP-сеть |
| Длина ключа | 128, 192, 256 бит | 256 бит |
| Размер блока | 128 бит | 128 бит |
| Регулятор | NIST (США) | ФСБ России |
| Использование в РФ | Международные системы, VPN, Wi-Fi (там, где не требуется соответствие 152-ФЗ) | Госсектор, банки, КИИ, системы защиты гостайны |
| Особенности | Открытый конкурс, прозрачная разработка, поддержка аппаратного ускорения на большинстве CPU | Оптимизирован для российского "железа", обязателен для систем, сертифицированных ФСБ |
Главная проблема симметричной криптографии — безопасная передача ключа. Если у вас есть защищённый канал для передачи ключа, зачем вам шифрование? Если канал не защищён, как передать ключ, чтобы его не перехватили?
Эта дилемма породила целое направление — распределение ключей. Именно для её решения были созданы:
Асимметричная криптография (RSA, ECC) решает проблему распределения ключей, но медленнее симметричной
Позволяет двум сторонам создать общий секретный ключ по открытому каналу
Протоколы BB84 и E91 решают проблему на физическом уровне, используются в системах, требующих максимальной безопасности
В реальных системах почти всегда используют комбинацию симметричной и асимметричной криптографии:
Так работают SSL/TLS (защита сайтов), PGP (шифрование почты), Signal/WhatsApp (мессенджеры).
Даже самые стойкие алгоритмы имеют уязвимости при неправильном использовании:
С развитием квантовых компьютеров некоторые симметричные алгоритмы окажутся под угрозой:
В Российской Федерации Федеральная служба безопасности (ФСБ России) является уполномоченным регулятором в области криптографической защиты информации. Это означает:
Вот почему в игре при выборе "Защита по требованиям РФ" доступны только российские алгоритмы и оборудование — это отражение реальных регуляторных требований.
Теперь вы понимаете разницу между сетевым PSK и парными ключами, а также почему для разных задач нужны разные алгоритмы — от международного AES до отечественного "Кузнечика"
В симуляции вы на практике увидите разницу между подходами и поймёте, почему выбор алгоритма — это не только техническое, но и стратегическое решение